为了实现亚角秒级圆分度器件的高精度校准, 建立了基于角度计量转台和自准直仪的角度测量系统, 研究了基于无实物基准的圆分度误差检测方法和控制测量系统引入误差的策略。简要介绍了基于真空预载气浮支承和超声马达驱动的自研转台的结构, 搭建了整个测量系统。利用圆封闭原理和最小二乘原理分析了圆分度误差的测量算法, 讨论了测量过程的误差来源, 并分析了抑制各误差源的方法。最后, 在构建的测量系统上测量了多齿分度台的圆分度误差, 并对测量不确定度进行了分析。实验结果表明: 自研计量转台和被校多齿分度台的最大圆分度误差分别为0.12″和0.15″, 测量不确定度为0.05″(k=2)。通过比对, 表明测量系统能够实现亚角秒级圆分度误差的高精度校准。

为了提高圆分度仪器分度误差的测量精度, 介绍了用多面棱体自准直仪测量分度误差的原理和方法, 对影响测量结果的误差源进行了分析。根据测量原理建立了多面棱体和自准直仪坐标系, 利用坐标变换分别建立了多面棱体工作面与受检仪器轴线的平行差、自准直仪光轴与多面棱体工作面不垂直度误差、自准直仪电十字竖线与受检仪器轴线的平行差对分度误差影响的精确模型。在实验室内, 以单轴位置转台的定位精度为测试对象, 设计了以上三种位姿失调误差模型的验证实验, 实验结果与理论模型仿真结果具有很好的一致性, 三种位姿失调引入的误差实测值与理论值的最大偏差小于0.9″, 验证了位姿失调量引入测量误差模型的正确性, 该模型及仿真结果可以准确指导圆分度误差测试。

为了减小齿轮磨削加工中的磨床系统分度误差，提高齿轮加工精度，分析了齿轮磨床分度误差、齿轮安装偏心和齿轮齿距偏差之间的关系，获得了分度误差的计算方法，并计算出了齿轮磨床的分度误差。依据计算得到的分度误差值调整磨床，降低磨床分度误差，减小齿轮齿距累积偏差，提高了齿轮加工精度。以Y7125大平面砂轮磨齿机床为例验证了提出方法的可行性。建立了齿轮安装偏心和齿廓偏差的数学模型，求出了齿轮安装偏心的幅值和相位角,然后由齿轮安装偏心、磨床分度误差和齿轮齿距偏差的关系得到磨床的分度误差值。根据计算得到的分度误差值调整磨床分度盘，使磨床的分度误差从17.7 μm减少为3.3 μm，被加工齿轮的齿距累积总偏差由46.9 μm降低到11.5 μm，齿距精度达到三级。验证结果表明，按照这种方法调整磨床可以快速有效地降低磨床的系统分度误差，从而降低齿轮的齿距累积偏差。